[发明专利]一种具有热应力卸载功能的红外焦面支撑结构

说明书

本发明公开了一种具有热应力卸载功能的红外焦面支撑结构，包括：探测器读出电路、基板、支撑结构、冷头、冷指和柔性卸载导热丝；其中，所述探测器读出电路粘接在基板上；所述基板粘接在所述支撑结构上；所述支撑结构安装在冷头上；所述冷指与所述冷头相连接；所述柔性卸载导热丝设置于所述支撑结构内。本发明解决了红外焦平面组件的高效导热以及热应力和热变形问题。

技术领域

本发明属于空间遥感器焦平面支撑结构技术领域，尤其涉及一种具有热应力卸载功能的红外焦面支撑结构。

背景技术

近年来，随着空间红外相机的不断发展，红外探测器由单元、少元、多元线列向多元面阵、长线列、大面阵方向发展，推动红外探测技术由点目标向扫描成像、推扫成像到凝视成像方向发展。目前广泛采用多片探测器拼接技术来满足使用要求，焦面的尺寸可以达到100～300毫米。

倒装互连焊接焦方式是探测器集成的主要方式之一，将碲镉汞光敏元芯片与读出电路芯片互连耦合，形成焦平面探测器。然后将探测器粘接到拼接基板上(基本材料可选用蓝宝石、碳化硅、硅等)，然后再粘接到焦面支撑结构上。支撑结构连接焦面基板和制冷机的冷头，冷头一般采用紫铜、钼铜等材料。多种材料在常温下集成或装配在一起，在低温下工作时，不可避免地产生热变形和热应力。支撑结构的主要功能是：1)将冷头的冷量高效率地传递到焦面；2)减小焦平面的热变形，减小探测器的热应力，保证焦面的平面度。

红外探测器需要通过制冷手段降低热噪声，通常情况需要在低温下(55K～120K)才具备良好的成像性能。探测器组件在常温下装配，在降温过程中由于材料热膨胀系数差异会产生热应力及变形，可能会造成探测器光敏面不共面甚至探测器出现断裂，严重影响了成像质量和组件可靠性。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种具有热应力卸载功能的红外焦面支撑结构，解决了红外焦平面组件的高效导热以及热应力和热变形问题。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种具有热应力卸载功能的红外焦面支撑结构，包括：探测器读出电路、基板、支撑结构、冷头、冷指和柔性卸载导热丝；其中，所述探测器读出电路粘接在基板上；所述基板粘接在所述支撑结构上；所述支撑结构安装在冷头上；所述冷指与所述冷头相连接；所述柔性卸载导热丝设置于所述支撑结构内。

上述具有热应力卸载功能的红外焦面支撑结构中，所述支撑结构为平板，其中，平板的下表面设置有H型冷指粘接面；平板的上表面设置有第一探测器基板侧粘接面、第二探测器基板侧粘接面、第三探测器基板侧粘接面、第四探测器基板侧粘接面和柔性传热区域；其中，第一探测器基板侧粘接面和第二探测器基板侧粘接面相对，第一探测器基板侧粘接面和第二探测器基板侧粘接面均位于平板的上表面的外边缘；第三探测器基板侧粘接面和第四探测器基板侧粘接面相对，第三探测器基板侧粘接面和第四探测器基板侧粘接面均位于平板的上表面的外边缘；柔性传热区域位于平板的上表面的中间位置，柔性卸载导热丝设置于柔性传热区域。

上述具有热应力卸载功能的红外焦面支撑结构中，平板的上表面开设有贯穿槽X1、贯穿槽X2、贯穿槽X3、贯穿槽X4、非贯穿槽X5、非贯穿槽X6、非贯穿槽Y1和非贯穿槽Y2；其中，贯穿槽X1、贯穿槽X2、贯穿槽X3、贯穿槽X4、非贯穿槽X5、非贯穿槽X6、非贯穿槽Y1和非贯穿槽Y2位于H型冷指粘接面的边界位置处；非贯穿槽X5和非贯穿槽X6相对，非贯穿槽X5和非贯穿槽X6平行；贯穿槽X1和贯穿槽X2相对，贯穿槽X1和贯穿槽X2平行；贯穿槽X3和贯穿槽X4相对，贯穿槽X3和贯穿槽X4平行；非贯穿槽Y1和非贯穿槽Y2相对，非贯穿槽Y1和非贯穿槽Y2平行。